植物根際促生菌嗜鐵素的純化及其促生機(jī)制的研究.pdf

1、鐵是所有生物體不可或缺的營養(yǎng)元素之一.盡管在多數(shù)土壤中全鐵含量豐富,但能被植物吸收利用的可溶性鐵含量卻很低,其溶解度受土壤pH值的影響(pH7.4時(shí)溶解度僅為10-18 mol/L),中性土壤中主要以難溶性的氧化高鐵等形式存在.在某些地區(qū),日益嚴(yán)重的土壤鹽漬化及化學(xué)肥料的過量施用還會(huì)進(jìn)一步降低土壤中可溶性鐵的含量,因此植物缺鐵現(xiàn)象已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中亟待解決的問題.許多植物根際促生細(xì)菌在鐵缺乏的情況下自身可產(chǎn)生能特異性螯合Fe3+的小分子化

2、合物——嗜鐵素,將難溶性鐵轉(zhuǎn)化為菌體可利用的鐵,從而使其自身能夠在可溶性鐵遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足正常生長所需濃度的土壤中生存.
　　為深入探討嗜鐵素在植物促生中的地位和作用,本文從分離篩選具嗜鐵素活性的植物根際細(xì)菌入手,對(duì)分離到的菌株進(jìn)行生物學(xué)特性的檢測(cè)及生理生化和分子生物學(xué)水平的鑒定,通過拮抗實(shí)驗(yàn)及水培實(shí)驗(yàn)研究了菌株嗜鐵素發(fā)酵液對(duì)病原菌及植物生長的影響.利用親和層析法對(duì)該菌產(chǎn)生的嗜鐵素進(jìn)行分離純化,并對(duì)其在拮抗病原菌及植物促生中的作用進(jìn)行

3、初步研究。具體結(jié)果如下:
　　1.從大棚蔬菜根際土中分離到一株嗜鐵素高產(chǎn)菌株A3,鉻天青(CAS)法定量檢測(cè)其嗜鐵素相對(duì)含量達(dá)93.40％.FeCl3實(shí)驗(yàn)、四唑鹽實(shí)驗(yàn)、Arnow’s實(shí)驗(yàn)及Shenker’s實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示其產(chǎn)生的嗜鐵素類型為羧酸型.在不同底物誘導(dǎo)下,該菌株可不同程度地產(chǎn)生吲哚乙酸(IAA)及1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸(ACC)脫氨酶,并具有一定的溶磷能力.根據(jù)形態(tài)特征、生理生化、API鑒定系統(tǒng)和16S rRNA將菌株A

4、3鑒定為惡臭假單胞菌(Pseudomonas putida).
　　2.通過抑菌實(shí)驗(yàn)研究了惡臭假單胞菌(Pseudomonas putida)A3對(duì)草莓灰霉病原菌(Botrytis cinerea Pers.)的拮抗作用.結(jié)果發(fā)現(xiàn),不產(chǎn)蛋白酶的菌株A3僅在鐵離子含量較少的SA培養(yǎng)基中對(duì)草莓灰霉病原菌表現(xiàn)出抑制作用,且作用效果隨Fe3+含量的增加而減小,表明菌株A3對(duì)該病原菌的拮抗機(jī)制與嗜鐵素有關(guān).
　　3.針對(duì)惡臭假單胞菌(

5、Pseudomonas putida)A3產(chǎn)生的大量嗜鐵素,本文通過水培試驗(yàn)研究了嗜鐵素在促進(jìn)黃瓜幼苗生長中的作用.在有無難溶性鐵以及有無菌株A3嗜鐵素發(fā)酵濾液(SCF)的4組處理(SCF+Fe)、(SCF-Fe)、
　　(Non-SCF+Fe)、(Non-SCF-Fe)中,添加難溶性鐵及嗜鐵素發(fā)酵濾液(SCF+Fe)的處理組能夠顯著提高黃瓜幼苗的株高、根長、葉長、鮮重及葉綠素含量,表明菌株A3產(chǎn)生的嗜鐵素緩解了低鐵脅迫對(duì)植物產(chǎn)生

6、的負(fù)面影響.
　　4.為了進(jìn)一步研究惡臭假單胞菌(Pseudomonas putida)A3的促生機(jī)制,本文利用固定化金屬離子親和層析法(Immobilized Metal Affinity Chromatography，IMAC)對(duì)菌株A3產(chǎn)生的嗜鐵素進(jìn)行分離純化,并對(duì)其生防及促生效果進(jìn)行初步研究。結(jié)果顯示,純化的嗜鐵素在SA培養(yǎng)基中對(duì)草莓灰霉病原菌的抑制率為31.25％;水培試驗(yàn)中,與對(duì)照相比,向缺鐵營養(yǎng)液中添加難溶性鐵及純化